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Evidências observacionais das variações climáticas 1
S u m á r i o e x e c u t i v o V o l u m e e s p e c i a l - p r i m e i r o r e l a t ó r i o d e a v a l i a ç ã o n a c i o n a l
V o l u m e E s p e c i a l
2 Painel brasileiro de mudanças climáticas
S u m á r i o e x e c u t i v o p r i m e i r o r e l a t ó r i o d e a v a l i a ç ã o n a c i o n a l
V o l u m e E s p e c i a l
Autores Principais
Tércio Ambrizzi – Universidade de São Paulo
Moacyr Araújo – Universidade Federal de Pernambuco
Revisores
Pedro Leite da Silva Dias – Laboratório Nacional de Computação Científica – Petrópolis/RJ
Ilana Wainer – Universidade de São Paulo
Revisores Especialistas
José Antonio Marengo Orsini - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Paulo Eduardo Artaxo Netto - Universidade de São Paulo
I NTRODUÇÃO
EvI DêNcIas Obs E RvacIONaI s Das vaR IaÇõE s cl I máTIc as
FORÇ aNTE s R aDIaTIvas NaTU R aI s E aNTRóp Ic as
c IclOs b IOg EOqUím IcOs, b IOmas E R EcU R sOs HíDR IcOs
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R E F E RêNcIas
S u m á r i o
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29
C arlos Afonso NobreP r e s i d e n t e d o C o n s e l h o D i r e t o r
Suzana K ahn R ibe i roP r e s i d e n t e d o C o m i t ê C i e n t í f i c o
Andrea Souza SantosS e c r e t á r i a E x e c u t i v a
Terc io Ambr i zz iMoac yr Ar aú joC o o r d e n a d o r e s d o G r u p o d e Tr a b a l h o 1
Dan ie l ly God iva Santana de SouzaA s s e s s o r a T é c n i c a d o G r u p o d e Tr a b a l h o 1
Er ico Le i vaFab i ana SoaresU n i d a d e d e A p o i o T é c n i c o d o G r u p o d e Tr a b a l h o 1
Tr aço Des ignP r o j e t o g r á f i c o
F icha técn ic a /Referênc ia deste Sumár ioPBMC, 2012: Sumário Executivo do Volume 1 - Base Científica das Mudanças Climáticas. Contribuição do Grupo de Trabalho 1
para o 1o Relatório de Avaliação Nacional do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas [Ambrizzi, T., Araújo, M., Silva Dias, P.L.,
Wainer, I., Artaxo, P., Marengo, J.A.]. PBMC, Rio de Janeiro, Brasil, 34 pp.
Autores do Grupo de Tr abalho 1Abdelfettah Sifeddine; Adriano Marlisom Leão de Sousa; Alan Cavalcanti da Cunha; Alan Rodrigo Panosso; Alberto Ricardo Piola;
Aldrin Martin Perez Marin; Alex Enrich Prast; Alexandre Araújo Costa; Alexandre de Siqueira Pinto; Alexandre Lima Correia; Alice
Marlene Grimm; Aline de Holanda Nunes Maia; Aline Procópio; Álvaro Ramon Coelho Ovalle; Ana Luiza Spadano Albuquerque;
André Megali Amado; André Rosch Rodrigues; Antonio Ocimar Manzi; Astolfo G. M. Araujo; Bastiaan Adriaan Knoppers; Beatriz
Beck Eichler; Carlos Alberto Eiras Garcia; Carlos Alberto Nobre Quesada; Carlos Eduardo de Rezende; Carlos Gustavo Tornquist;
Celso Von Randow; Chou Sin Chan; Cimélio Bayer; Cleber Ibraim Salimon; Clemente Augusto Souza Tanajura; Corina Sidagis
Galli; Cristiano Mazur Chiessi; Dieter Carl Ernst Heino Muehe; Donato Abe; Dora Maria Villela José; Edmilson Freitas; Edmo José
Dias Campos; Edson José Paulino da Rocha; Eduardo Arcoverde de Mattos; Eduardo Barreto de Figueiredo; Eduardo G. Neves;
Eduardo Siegle; Elisabete de Santis Braga; Elizabethe de Campos Ravagnani; Eloi Melo Filho; Enio Pereira de Souza; Enrique
Ortega Rodriguez; Everaldo Barreiros de Souza; Everardo Valadares de Sá Barretto Sampaio; Expedito Ronald Gomes Rebello;
Fábio Roland; Felipe Mendonça Pimenta; Fernando Martins; Flavio Barbosa Justino; Flavio Jesus Luizão; Francinete Francis
Lacerda; Francisco de Assis Diniz; Francisco William da Cruz Junior; Frederico Scherr Caldeira Takahashi; Gabriel Blain; Gabriela
Bielefeld Nardoto; Gilberto Fernando Fisch; Gilvan Sampaio de Oliveira; Guilherme Ruas Medeiros; Guillermo Oswaldo Obregón
Párraga; Heitor Evangelista da Silva; Henrique de Melo Jorge Barbosa; Humberto Ribeiro da Rocha; Ilana Elazari Klein Coaracy
Wainer; Iracema Fonseca de Albuquerque Cavalcanti; Ivan Bergier Tavares de Lima; Janice Romaguera Trotte-Duhá; Jean Pierre
Henry Balbaud Ometto; João Antônio Lorenzetti; João dos Santos Vila da Silva; Jorge Alberto Martins; José Fernando Pesquero;
Jose Galizia Tundisi; José Maria Brabo Alves; José Maria Landim Dominguez; Juan Ceballos; Julio Carlos França Resende; Leila
Maria Véspoli de Carvalho; Lincoln Muniz Alves; Luciana Della Coletta; Luciano Ponzi Pezzi; Ludgero Cardoso Galli Vieira; Luiz
Antonio Cândido; Luiz Antonio Martinelli; Luiz Augusto Toledo Machado; Luiz B. de Miranda; Luiz Carlos R. Pessenda; Manoel
Alonso Gan; Manoel Ferreira Cardoso; Marcelo Corrêa; Marcelo Corrêa Bernardes; Marcia Yamasoe; Marcos Djun Barbosa
Watanabe; Marcos H. Costa; Marcus Jorge Bottino; Maria Assunção F. Silva Dias; Maria Cristina Forti; Maria de Fátima Andrade;
Maria Valverde; Mariane M. Coutinho; Mercedes Maria da Cunha Bustamante; Michel Michaelovitch de Mahiques; Milton Kampel;
Moacyr Araujo; Newton La Scala Júnior; Olga Tiemi Sato; Orivaldo Brunini; Osmar Pinto Júnior; Patricia Pilheiro Beck Eichler;
Paulo Nobre; Paulo Polito; Pedro Leite da Silva Dias; Prakki Satyamurty; Regina Luizão; Regina Rodrigues; Reindert Haarsma;
Renato Campello Cordeiro; Ricardo de Camargo; Rita Yuri Ynoue; Roberto Antonio Ferreira de Almeida; Rômulo Simões Cezar
Menezes; Ronald Sousa; Ruy Kenji Papa de Kikuchi; Simone Aparecida Vieira; Simone Costa; Solange Filoso; Sonia Maria Flores
Gianesella; Theotonio Mendes Pauliquevis Júnior; Valério de Patta Pillar; Vanderlise Giongo; Vera Lúcia de Moraes Huszar; Vinicius
Fortes Farjalla; Wagner Soares; Weber Landim de Souza; Yara Schaeffer-Novelli.
Este relatório integra as perspectivas sobre mudanças climáticas derivadas de várias comunidades científicas que
trabalham no contexto da ciência do clima, seguindo a estratégia usada pelo Painel Intergovernamental de Mu-
danças Climáticas (IPCC): bases físicas, impactos, vulnerabilidade e adaptação, e mitigação.
Tendo em vista as dimensões continentais do Brasil e a diversidade de regimes climáticos e de setores po-
tencialmente afetados pelas variações e mudanças climáticas, fica evidente a necessidade de uma melhor com-
preensão das mudanças globais e regionais do clima. Neste sentido, e aliado à importância de uma abordagem
nacionalizada sobre o tema, os Ministérios da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) e do Meio Ambiente (MMA)
criaram o Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas (PBMC), que foi instituído em setembro de 2009.
O PBMC objetiva fornecer avaliações científicas sobre as mudanças climáticas de relevância para o Brasil,
incluindo os impactos, vulnerabilidades e ações de adaptação e mitigação. As informações científicas levanta-
das pelo PBMC são sistematizadas por meio de um processo objetivo, aberto e transparente de organização
dos levantamentos produzidos pela comunidade científica sobre as vertentes ambientais, sociais e econômicas
das mudanças climáticas. Desta forma, o Painel pretende subsidiar o processo de formulação de políticas pú-
blicas e tomada de decisão para o enfrentamento dos desafios representados por estas mudanças, servindo
também como fonte de informações de referência para a sociedade.
O PBMC apresenta os Relatórios de Avaliação (RAN) elaborados pelas diferentes comunidades científicas
do país que trabalham na área ambiental. Seguindo os moldes dos relatórios científicos do IPCC, os RANs têm
procurado evidenciar as diferentes contribuições naturais e humanas sobre o aquecimento global. Este processo,
longe de trivial, baseia-se na análise de grandes quantidades de dados observacionais e na utilização de modelos
climáticos que, apesar de se constituírem no estado da arte atual, ainda apresentam algum grau de incerteza em
suas projeções das mudanças futuras de clima e dos seus impactos nos sistemas naturais e humanos.
Com relação aos esforços observacionais e de modelagem matemática do clima no Brasil, destacam-se alguns
programas e iniciativas implantadas nos últimos anos. Do ponto de vista de programas de governo, salientamos a
criação da Rede Brasileira de Pesquisas sobre Mudanças Climáticas Globais (Rede Clima), uma iniciativa visando
integrar diferentes disciplinas no estudo de problemas críticos associados às mudanças climáticas globais. A agen-
da científica da Rede Clima é muito ampla, e sua atuação envolve dezenas de grupos de pesquisa distribuídos
entre a maioria dos estados do país. A Rede Clima está executando projetos visando à melhoria do inventário de
emissões de gases de efeito estufa no Brasil, estudando o impacto de fumaça de queimadas na saúde da popu-
lação e analisando estratégias mais eficientes de mitigação de emissões, entre muitos outros projetos.
Outra iniciativa importante do governo federal é o estabelecimento dos Institutos Nacionais de Ciência
e Tecnologia (INCTs), igualmente estruturados em forma de rede de grupos de pesquisa. Vários INCTs têm
aspectos científicos associados às mudanças globais, tais como o INCT de Serviços Ambientais, os INCTs em
Ciências do Mar, o INCT de Adaptação da Biodiversidade às Mudanças Climáticas, entre outros. Entretanto, um
dos INCTs é organizado especificamente na temática de mudanças climáticas globais, o INCT de Mudanças
I n t r o d u ç ã o Climáticas Globais (INCT-MC), coordenado pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). A agenda
científica do INCT-MC inclui estudos de adaptação da matriz energética, estudos sobre o papel da Amazônia,
desenvolvimento de técnicas agrícolas com menores emissões, e outras temáticas relevantes aos impactos no
Brasil das mudanças climáticas.
Com relação à Amazônia, um importante trabalho tem sido desenvolvido no âmbito do Experimento de
Grande Escala da Biosfera e Atmosfera da Amazônia (LBA), que é um programa do MCT administrado pelo
INPA (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia). O LBA estuda o papel do ecossistema Amazônico nas
mudanças globais como sistema natural, e tem a participação de dezenas de grupos de pesquisa do país. Os
estudos do balanço de carbono, do papel das nuvens no sistema climático, do ciclo hidrológico, da meteoro-
logia da região, mudanças de uso do solo e outras questões relevantes para o ecossistema Amazônico fazem
parte da temática científica do LBA. O LBA vem sendo executado com sucesso ao longo dos últimos 15 anos,
com uma grande produção científica na área de mudanças globais na Amazônia. O LBA também formou um
grande numero de novos pesquisadores atuando na área.
Entre as diversas iniciativas estaduais, destaca-se o Programa FAPESP de Mudanças Climáticas Globais
(PFMCG), implantado pela Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), com previsão
de duração de pelo menos 10 anos. O PFMCG visa estudar uma ampla gama de temas relevantes às mudanças
climáticas globais, entre os quais estão: o processo de urbanização e de emissões de gases de efeito estufa
e seus impactos sociais; estudos sobre as emissões de gases de efeito estufa do cultivo da cana-de-açúcar;
métodos para desenvolver a chamada “Economia Verde”; o efeito das emissões do processo de produção de
etanol; a modelagem climática; o papel dos oceanos no clima do Brasil, entre muitos outros. O PFMCG tam-
bém financia a construção do Modelo Brasileiro do Sistema Climático Global (MBSCG), que vai dar autonomia
ao país na área de modelagem global. Nos últimos anos, o Brasil adquiriu um supercomputador de grande
porte, com capacidade adequada para viabilizar simulações de modelos climáticos acoplados, com a ciclagem
de carbono e outros efeitos no ecossistema, os chamados Earth System Models.
As principais contribuições geradas por estes e outros programas de pesquisa serão incorporadas no
Primeiro Relatório de Avaliação Nacional (RAN1) do PBMC. O RAN1 é composto de três volumes, correspon-
dentes às atividades de cada Grupo de Trabalho, além de um volume sobre Metodologias de Inventários de
Gases de Efeito Estufa, elaborado pela Força Tarefa (www.pbmc.coppe.ufrj.br). O presente documento é o
Sumário Executivo das principais contribuições do RAN1 do Grupo de Trabalho 1 (GT1) – Bases Científicas das
Mudanças Climáticas, cujo objetivo é avaliar os aspectos científicos do sistema climático e de suas mudanças
observadas e projetadas. Sua estrutura está baseada no escopo do PBMC-GT1, que foi previamente definido,
coletivamente, com os Autores Principais dos Capítulos. Os levantamentos resultam de uma extensa pesquisa
bibliográfica, quando se procurou, de um lado, evidenciar as implicações para o Brasil dos principais pontos
do IPCC-AR4 e, de outro, registrar e discutir os principais trabalhos científicos publicados após 2007, com
destaque para aqueles relacionados mais diretamente às mudanças climáticas na América do Sul e no Brasil.
O conjunto de informações geradas e sintetizadas neste sumário forma a primeira contribuição do Grupo de
Trabalho 1 (GT1) – Bases Científicas das Mudanças Climáticas para o Primeiro Relatório de Avaliação Nacional
(RAN1) do Painel Brasileiro de Mudanças Climáticas.
4 Painel brasileiro de mudanças climáticas Introdução 5
Evidências observacionais das variações climáticas 7
E v i d ê n c i a s o b s e r v a c i o n a i sd a s v a r i a ç õ e s c l i m á t i c a s
Um aspecto importante abordado no GT1 é relacionado à
identificação das evidências observacionais de variações e
mudanças do clima no passado geológico que contribuem
para o melhor entendimento das variabilidades climáticas
observadas no presente, e para inferir o comportamento do
clima futuro, este último derivado das projeções de mudan-
ças no clima do Brasil e do continente sul-americano.
As análises sugerem que marcantes alterações na circu-
lação da porção oeste do Atlântico Sul foram reconstituídas
para o Último Máximo Glacial (de 23.000 a 19.000 anos An-
tes do Presente - AP), a última deglaciação (de 19 a 11,7 mil
anos AP) e o Holoceno (de 11,7 mil anos até o presente). As
principais alterações se relacionam com: (i) uma diminuição
na profundidade dos contatos entre as massas de água inter-
mediária e profunda durante o Último Máximo Glacial, que
foi caracterizado por uma Célula de Circulação Meridional
do Oceano Atlântico (também conhecida como Circulação
Termo-halina), que não foi nem significativamente mais fra-
ca, nem uma versão significativamente mais forte, se com-
parada com sua intensidade atual; (ii) um aquecimento das
temperaturas de superfície do Atlântico Sul durante eventos
de diminuição na intensidade da Circulação Termo-halina,
em períodos específicos da última deglaciação (e.g., Heinri-
ch Stadial 1 (18,1 e 14,7 mil anos AP) e Younger Dryas (entre
12,8 e 11,7 mil anos AP)); e (iii) o estabelecimento de um
padrão similar ao atual de circulação superficial na margem
continental sul do Brasil entre 5 e 4 mil anos AP.
Durante o Holoceno, as análises realizadas permitem
afirmar que as mudanças na insolação recebida pela Terra
em escala temporal orbital foram a principal causa de modi-
ficações na precipitação e nos ecossistemas das regiões tro-
pical e subtropical do Brasil, principalmente aquelas regiões
sob influência do Sistema de Monção da América do Sul.
Valores altos de insolação de verão para o hemisfério sul fo-
ram associados a períodos de fortalecimento do Sistema de
Monção da América do Sul e vice-versa. Na escala temporal
milenar foram observadas fortes e abruptas oscilações no
gradiente de temperatura do Oceano Atlântico, bem como
na pluviosidade associada ao Sistema de Monções da Amé-
rica do Sul e à Zona de Convergência Intertropical. A causa
destas mudanças climáticas abruptas reside aparentemente
em marcantes mudanças na intensidade da circulação oce-
ânica meridional do Atlântico. Períodos de enfraquecimento
desta circulação foram associados a um aumento na precipi-
tação das regiões tropicais e subtropicais do Brasil.
O nível relativo do mar na costa do Brasil atingiu até
5m acima do nível atual entre 6 e 5 mil anos AP e dimi-
nuiu gradativamente até o início do período industrial.
Análises paleoantracológicas indicam que, por um
longo período do Quaternário tardio, o fogo tem sido
um fator de grande perturbação em ecossistemas tro-
picais e subtropicais, juntamente com o clima, de suma
importância na determinação da dinâmica da vegetação
no passado geológico.
Apesar de ainda existirem marcantes controvérsias
a respeito de pontos importantes relacionados à ocu-
pação humana das Américas (e.g., idade das primeiras
migrações, quantas levas de migrações ocorreram, por
8 Painel brasileiro de mudanças climáticas Evidências observacionais das variações climáticas 9
que caminhos se processaram as migrações), pode-se
afirmar que toda a América do Sul já estava ocupada
pelo Homo sapiens ao redor de 12 mil anos AP e tais
ocupações já mostravam padrões adaptativos e eco-
nômicos distintos entre si. A aparente estabilidade na
ocupação humana do Brasil foi interrompida entre 8 e 2
mil anos AP, com significativo abandono de sítios e mi-
gração em escala regional, que devem estar associados
a marcantes mudanças climáticas.
A Pequena Idade do Gelo (1500 a 1850 AP) foi ca-
racterizada, na porção (sub)tropical da América do Sul
ao sul da linha do Equador, por um aumento na pre-
cipitação que provavelmente está associado a um for-
talecimento do Sistema de Monção da América do Sul
e a uma desintensificação da Circulação Termo-halina
do Atlântico. Entretanto, os mecanismos climáticos as-
sociados não estão bem estabelecidos e o número de
registros paleoclimáticos e paleoceanográficos disponí-
veis em ambientes (sub)tropicais sobre este evento é
particularmente reduzido.
De fato, há um número ainda bastante restrito de
registros paleoclimáticos e paleoceanográficos prove-
nientes do Brasil e da porção oeste do Atlântico Sul.
Apenas nos últimos anos foram publicados os primeiros
estudos (e.g., Cheng et al., 2009; Chiessi et al., 2009;
Souto et al., 2011; Laprida et al., 2011; Stríkis et al., 2011)
para algumas regiões (e.g., região Centro-Oeste, Zona
de Confluência Brasil-Malvinas) e variáveis (e.g., tem-
peratura da superfície do mar (TSM) para o Holoceno,
variabilidade decadal e secular na precipitação). Neste
sentido, é importante que lacunas nesta área do conhe-
cimento sejam preenchidas nos próximos anos através
de investimentos em mais pesquisas e na formação de
recursos humanos especializados.
Considerando o passado recente, a análise dos re-
sultados observacionais revela o grande impacto da va-
riabilidade interanual dos parâmetros ambientais, que
pode produzir alterações importantes nas chuvas sazo-
nais em certas regiões, como a Amazônia. Neste aspec-
to, uma das maiores fontes de variabilidade interanual
do clima são os eventos El Niño e La Niña, junto com
os modos de variabilidade o Oceano Atlântico Tropical
e Sul. A variação decadal (em escalas de 25-30 anos)
no Oceano Pacífico ou Atlântico apresentam menor
diferença entre fases opostas, mas são relevantes em
termos de adaptação porque são persistentes, podendo
causar secas prolongadas ou décadas com mais eventos
extremos de chuva em várias regiões da America do Sul.
As variabilidades decadais das circulações atmosfé-
rica e oceânica de grande escala produziram forte varia-
ção climática desde meados da década de 1970, devido
à superposição de efeitos da sua mudança de fase nesta
década. Portanto, análises de tendências em séries rela-
tivamente curtas de parâmetros climáticos, que compre-
endem períodos antes e depois desta década, são mais
sugestivas do que conclusivas. Parte das tendências de-
tectadas na precipitação do Brasil pode ser explicada por
mudanças de fase em oscilação decadais, no entanto,
é possível afirmar que uma parte da variabilidade do
clima já seja uma consequência do atual aquecimento
global observado. Por exemplo, algumas das tendências
detectadas são consistentes com a variação produzida
na segunda metade do século passado pela variação
decadal de chuvas anuais, que é significativamente
correlacionado não apenas à tendência de TSM, mas
também à Oscilação Multidecadal do Atlântico (OMA)
e à Oscilação Decadal do Pacífico (ODP). Estes resulta-
dos mostram tendências negativas no norte e oeste da
Amazônia, positivas no sul da Amazônia, positivas no
Centro-Oeste e Sul do Brasil, e ausência de tendência
no Nordeste. A tendência de aumento da precipitação
entre 1950-2000 no Sul do Brasil e outras partes da bai-
xa Bacia do Paraná/Prata, principalmente entre o perío-
do anterior e posterior à década de 1970, aparece em
outros modos interdecadais, particularmente quando se
usam séries um pouco mais longas.
Para verificar se as tendências decadais de precipi-
tação se devem apenas à mudança de fase da OMA,
ou se são parte de comportamento consistente de mais
longo período, seriam necessárias: (i) séries mais lon-
gas de precipitação e (ii) uma maior consistência entre
estas tendências e as mudanças de precipitação nessas
regiões projetadas por modelos climáticos. Portanto, é
necessário um melhor tratamento e avaliação das incer-
tezas sobre tendências projetadas, combinado com um
maior desenvolvimento dos modelos climáticos usados
para gerar projeções climáticas. Da mesma forma, ainda
é difícil analisar o quanto as mudanças antropogênicas
têm influenciado os eventos extremos de precipitação,
cujas variações também podem estar mais relacionadas
à variabilidade natural do clima.
Estudos de tendência da temperatura, utilizando
dados de estação sobre a América do Sul, limitam-se,
na sua maioria, ao período 1960-2000. Os resultados
mais significativos referem-se às variações de índices
baseados na temperatura mínima diária, que indicam
aumento de noites quentes e diminuição de noites frias
na maior parte da América do Sul, com consequente
diminuição da amplitude diurna da temperatura, espe-
cialmente na primavera e no outono. Estes resultados
são mais robustos para as estações localizadas nas cos-
tas leste e oeste dos continentes e são confirmados para
séries em períodos mais longos.
Embora a influência da variabilidade dos oceanos
Atlântico e Pacífico no comportamento de longo prazo
das temperaturas sobre a América do Sul precise ser le-
vada em conta, a influência antropogênica sobre os ex-
tremos de temperatura parece ser mais provável do que
aquela verificada sobre os extremos de precipitação. A
enorme escassez de dados de estação sobre vastas áre-
as tropicais como a Amazônia e o centro-oeste e leste
do Brasil limita o estabelecimento de conclusões acura-
das para estas regiões usando dados de estação. Estu-
dos recentes mostraram que fatores como mudança de
uso da terra (desmatamento, urbanização) e queima de
biomassa podem influenciar a temperatura em áreas ur-
banas e rurais; porém, a magnitude e extensão espacial
do sinal de longo prazo dessas influências sobre a tem-
peratura em superfície ainda precisam ser investigadas.
Conforme será discutido nas próximas seções, o efeito
da mudança de uso da terra e da urbanização, conheci-
do como ilha de calor urbana, pode ser um importante
agente contribuindo para o aumento da temperatura
média global, particularmente nas grandes cidades.
Dados de reanálises, desde 1948, fornecem evi-
dência de aumento de temperatura em baixos níveis
na atmosfera de forma mais acentuada em direção aos
trópicos do que nos subtrópicos da América do Sul, du-
rante o verão austral. Neste caso, a temperatura média
anual junto da superfície nos trópicos tem apresentado
tendência positiva desde então, enquanto nos subtrópi-
cos há tendência negativa em alguns pontos do sudeste
do Brasil desde meados da década de 1990. O aumento
da temperatura também foi verificado sobre o Atlântico
Tropical, sugerindo que possam ter ocorrido mudanças
no contraste oceano-atmosfera e, portanto, no desen-
volvimento dos sistemas do tempo e padrões de clima
na região. Estas mudanças podem causar alterações no
regime de precipitação e nebulosidade e criar feedbacks
ainda pouco estudados na temperatura e no clima local.
Mudanças nos campos médios globais e na TSM, antes
e após o período conhecido como climate shift, em me-
ados dos anos 70, podem ter exercido importante papel
no regime de temperaturas e precipitação, e respectivas
tendências, e precisam ser consideradas para se avaliar
corretamente o efeito do aquecimento global sobre a
América do Sul.
Não há duvidas de que a temperatura média global
da atmosfera tem aumentado com maior intensidade ao
longo dos últimos 30 a 40 anos e, desta forma, contri-
buído para alterar o clima global e regional. No entanto,
os oceanos também participam de forma decisiva no
10 Painel brasileiro de mudanças climáticas Evidências observacionais das variações climáticas 1110 Painel brasileiro de mudanças climáticas
equilíbrio climático, tendo em vista a sua grande exten-
são espacial, combinada à alta capacidade térmica da
água. O aumento do conteúdo de calor dos oceanos e
o aumento do nível do mar são, portanto, indicadores
consistentes de aquecimento do planeta.
Apesar da grande dificuldade de se observar o ocea-
no com a cobertura espacial e temporal necessária para
melhor monitorar e entender mudanças nos oceanos e as
respostas dessas mudanças no clima, há de se reconhe-
cer que grandes progressos têm sido obtidos nos últimos
anos. Observações remotas por satélite têm sido realidade
já há algumas décadas e programas observacionais in situ,
como o Argo, têm permitido a obtenção de conjuntos de
dados valiosos desde a superfície até profundidades inter-
mediárias do oceano. Recentemente, vários esforços têm
sido despendidos na reavaliação de dados históricos, pos-
sibilitando interpretações mais confiáveis por mais longos
períodos de tempo.
Com base em um número considerável de trabalhos pu-
blicados nas últimas décadas, o Quarto Relatório de Avalia-
ção do Clima do IPCC (IPCC-AR4, 2007) concluiu, de forma
inequívoca, que a temperatura do oceano global aumentou
nos últimos 50 anos, sendo que, mais recentemente, vários
estudos científicos têm confirmado, de forma indiscutível, o
aquecimento das águas oceânicas. A temperatura da super-
fície do mar (TSM) no Oceano Atlântico tem aumentado nas
últimas décadas. No Atlântico Sul, esse aumento é intensifi-
cado a partir da segunda metade do século XX, possivelmen-
te devido às mudanças na camada de ozônio sobre o Polo
Sul e também ao aumento dos gases efeito estufa (Arblaster
e Meehl, 2006; Rainyer et al., 2006). De forma consistente
com um clima mais quente, o ciclo hidrológico tem tam-
bém se alterado, refletindo em mudanças na salinidade da
superfície do mar. Estudos mostram que a região subtropical
do Atlântico Sul está se tornando mais quente e mais salina
(Durack e Wijffels, 2010; McCarthy et al., 2011).
F ig . 1
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
Fig. 1.Variação do conteúdo de calor na camada de 0 a 700 m do oceano global (linha preta). A tendência positiva da ordem de 0,64Wm-2 é um forte indica-
dor do aquecimento da camada superior do oceano. A linha azul representa a variação do conteúdo de calor para 0-2000 m, baseada em 6 anos de dados
Argo. A taxa de aumento de 0,5W m-2 sugere que uma parte do aquecimento está acontecendo em profundidades superiores a 700 m (Trembert, 2010).
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Considerando os oceanos globais, abaixo da superfície
há evidências claras do aumento da temperatura em suas
camadas superiores. Reanálise de dados históricos, obtidos
por batitermógrafos descartáveis (XBTs), mostram uma clara
tendência de aquecimento nos primeiros 700 m da coluna
de água. Estudos independentes com dados obtidos até
2000 m de profundidade com perfiladores Argo sugerem um
aquecimento significativo também abaixo de 700 m. A Fig. 1
(Tremberth, 2010) sumariza resultados de recentes estudos
baseados em um amplo conjunto de dados, incluindo XBT,
Argo e outros, no período 1993-2008, indicando, de forma
robusta, que o conteúdo de calor na camada de 0 a 700 m do
oceano global está aumentando a uma taxa média, para todo
o planeta, de 0,64+/- 0,29 Wm-2 (Lyman et al., 2010).
Os estudos analisados pelo IPCC-AR4, e outros estu-
dos e compilações mais recentes, também apontam para
variações no conteúdo de calor e na elevação do nível do
mar, em escala global. Variações nessas propriedades pro-
movem alterações nas características das diferentes massas
de água, o que fatalmente leva a alterações nos padrões de
circulação do oceano. Por sua vez, mudanças na circulação
resultam em alterações na forma como o calor e outras
propriedades biológicas, físicas e químicas são redistribuí-
das na superfície da Terra.
Baseado em medidas utilizando várias abordagens, o
nível médio do mar também está aumentando. Grande
parte das projeções mais antigas de aumento do nível do
mar para todo o século XXI deve ser alcançada ao longo
das primeiras décadas, o que faz com que se configurem
perspectivas mais preocupantes do que aquelas divulga-
das no início dos anos 2000. Variações de 20 a 30 cm,
esperadas para ocorrer ao longo do todo o século XXI, já
podem ser atingidas, em algumas localidades, até antes da
metade do século. Deve-se esperar, também, uma signifi-
cativa variabilidade espacial da resposta do nível do mar
entre os distintos locais do globo. Na costa do Brasil são
poucos os estudos realizados com base em observações in
situ. Mesmo assim, taxas de aumento do nível do mar na
costa sul-sudeste já vêm sendo reportadas pela comuni-
dade científica brasileira desde o final dos anos 80 e início
dos anos 90.
O aumento do nível do mar, assim como o aumento de
temperatura, mudanças no volume e distribuição das precipi-
tações e concentrações de CO2, afetarão de modo variável o
equilíbrio ecológico de manguezais, dependendo da amplitu-
de destas alterações e das características locais de sedimenta-
ção e espaço de acomodação.
Ao longo da extensão da linha de costa brasileira são
vários os trechos em erosão, distribuídos irregularmente e
muitas vezes associados aos dinâmicos ambientes de desem-
bocaduras. Diversas são as áreas costeiras densamente povo-
adas que se situam em regiões planas e baixas, nas quais os
já existentes problemas de erosão, drenagem e inundações
serão amplificados em cenários de mudanças climáticas.
Importantes massas de água estão se alterando. Os gi-
ros subtropicais do Atlântico Norte e Sul têm se tornado mais
quentes e mais salinos. Como consequência, segundo con-
clusão do IPCC-AR4 e de estudos mais recentes, é bastante
provável que pelo menos até o final do último século a Célula
de Revolvimento Meridional do Atlântico tenha se alterado
em escalas de interanuais a decadais.
No Atlântico Sul, vários estudos nos últimos anos sugerem
variações importantes nas propriedades físicas e químicas das
camadas superiores do oceano, associadas a alterações nos
padrões da circulação atmosférica. Esses estudos mostram
que, em consequência do deslocamento do rotacional do
vento em direção ao polo, o transporte de águas do Ocea-
no Índico para o Atlântico Sul, fenômeno conhecido como
o “vazamento das Agulhas”, vem aumentando nos últimos
anos. Análises de dados obtidos remotamente por satélite e
in situ mostram mudanças no giro subtropical do Atlântico Sul
associadas a alterações na salinidade das camadas superiores.
Resultados de observações e modelos sugerem que o giro
subtropical do Atlântico Sul vem se expandindo, com um des-
locamento para sul da região da Confluência Brasil-Malvinas
(Biastoch et al., 2008, 2009; Haarsma et al., 2009).
12 Painel brasileiro de mudanças climáticas Evidências observacionais das variações climáticas 13
Desde a última publicação do relatório IPCC AR4, os
maiores avanços de estudos referentes ao El Niño têm
mostrado fortes indícios de que suas características no
oceano Pacífico estão mudando nas últimas décadas. Pes-
quisas atuais apontam que, além da existência de um El
Niño convencional, onde o máximo de anomalia de TSM
ocorre na região do Pacífico Leste Equatorial, observou-se
a presença de uma outra estrutura espacial, referida como
El Niño Modoki (Ashok et al., 2007) ou ainda El Niño do
Pacífico Central (Kao e Yu, 2009; Kug et al., 2009), onde
o máximo das anomalias do TSM ocorre no Pacífico Cen-
tral. Apesar de existirem alguns estudos indicando que o
El Niño Modoki tem impactos diferentes de seu “irmão”
convencional, o que pode ser compreendido pelo conceito
de propagação de ondas trópicos-extratrópicos e pelas al-
terações na célula de Walker em função da localização da
forçante de aquecimento tropical (ver Grimm e Ambrizzi,
2009), pesquisas acerca de sua influência sobre a América
do Sul e, particularmente, no Brasil ainda são poucas, pos-
sivelmente porque esses impactos devem ser mais fracos. A
descoberta do El Niño Modoki pode estar relacionada à sua
ocorrência mais frequente na última década, em compara-
ção com o passado (Kug et al., 2009), sendo que alguns es-
tudos sugerem que esse aquecimento anômalo no Pacífico
tropical pode ser uma resposta ao aumento dos gases de
efeito estufa (Yeh et al., 2009).
<-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 >1
Fig. 2. Anomalias de TSM (°C) em dezembro-janeiro-fevereiro (DJF) e anomalias de precipitação (mm dia-1) em março-abril-maio (MAM)
para eventos de El Niño canônico (painéis de cima) e para eventos de El Niño Modoki (painéis de baixo). DJF é a estação do ano em que os
eventos de El Niño atingem seu pico (fase matura) e MAM é a estação chuvosa sobre o norte/nordeste e quando tem uma influência grande
na precipitação do Brasil. Adaptado de Rodrigues et al. (2011).
GT1_RAN1_Draft_2_Cap.3
35 Data: 23/11/2011
1368 Figura 3.10.1. Anomalias de TSM (°C) em Dezembro-Janeiro-Fevereiro (DJF) e anomalias de 1369 precipitação (mm dia-1) em Março-Abril-Maio (MAM) para eventos de El Niño canônico (painéis 1370 de cima) e para eventos de El Niño Modoki (painéis de baixo). DJF é a estação do ano em que os 1371 eventos de El Niño atingem seu pico (fase matura) e MAM é a estação chuvosa sobre o 1372 norte/nordeste e quando tem uma influência grande na precipitação do Brasil. Adaptado de 1373 Rodrigues et al. (2011). 1374
3.11 Relações entre Mudanças Climáticas e os primeiros níveis da rede 1375 trófica marinha 1376
3.11.1 Introdução 1377
A Convenção da Diversidade Biológica realizada em outubro de 2010 em Nagoya, Japão, apontou 1378 que em 40 anos se perdeu 30% da biodiversidade global, o que implica em perdas anuais entre US$ 1379 2 trilhões e US$ 4,5 trilhões que não são computados nos cálculos do produto interno bruto (PIB) 1380 de cada país (PNUMA, 2010). Os ecossistemas marinhos representam um dos setores em que tais 1381 perdas têm se tornado mais evidente. O I Censo Marinho Global aponta para um grande 1382 desconhecimento das espécies, sendo que, até o momento, foram identificadas cerca de 250 mil 1383 espécies marinhas sendo estimadas em mais 750 mil as espécies ainda a serem identificadas. Não 1384 estão computados neste cálculo milhões de espécies de microorganismos, que representam 90% da 1385 biodiversidade oceânica. A falta de proteção das zonas costeiras e marinhas torna a situação ainda 1386 mais grave, uma vez que milhares de espécies podem vir a desaparecer sem mesmo terem sido 1387 conhecidas. No Brasil, apenas cerca de 1,5% da área costeira é protegida e menos de 10% das 1388 espécies marinhas são conhecidas, sem que os microorganismos entrem nesse cômputo. 1389
3.11.2 O papel do fitoplâncton na rede trófica marinha e no “bombeamento 1390 biológico” 1391
GT1_RAN1_Draft_2_Cap.3
35 Data: 23/11/2011
1368 Figura 3.10.1. Anomalias de TSM (°C) em Dezembro-Janeiro-Fevereiro (DJF) e anomalias de 1369 precipitação (mm dia-1) em Março-Abril-Maio (MAM) para eventos de El Niño canônico (painéis 1370 de cima) e para eventos de El Niño Modoki (painéis de baixo). DJF é a estação do ano em que os 1371 eventos de El Niño atingem seu pico (fase matura) e MAM é a estação chuvosa sobre o 1372 norte/nordeste e quando tem uma influência grande na precipitação do Brasil. Adaptado de 1373 Rodrigues et al. (2011). 1374
3.11 Relações entre Mudanças Climáticas e os primeiros níveis da rede 1375 trófica marinha 1376
3.11.1 Introdução 1377
A Convenção da Diversidade Biológica realizada em outubro de 2010 em Nagoya, Japão, apontou 1378 que em 40 anos se perdeu 30% da biodiversidade global, o que implica em perdas anuais entre US$ 1379 2 trilhões e US$ 4,5 trilhões que não são computados nos cálculos do produto interno bruto (PIB) 1380 de cada país (PNUMA, 2010). Os ecossistemas marinhos representam um dos setores em que tais 1381 perdas têm se tornado mais evidente. O I Censo Marinho Global aponta para um grande 1382 desconhecimento das espécies, sendo que, até o momento, foram identificadas cerca de 250 mil 1383 espécies marinhas sendo estimadas em mais 750 mil as espécies ainda a serem identificadas. Não 1384 estão computados neste cálculo milhões de espécies de microorganismos, que representam 90% da 1385 biodiversidade oceânica. A falta de proteção das zonas costeiras e marinhas torna a situação ainda 1386 mais grave, uma vez que milhares de espécies podem vir a desaparecer sem mesmo terem sido 1387 conhecidas. No Brasil, apenas cerca de 1,5% da área costeira é protegida e menos de 10% das 1388 espécies marinhas são conhecidas, sem que os microorganismos entrem nesse cômputo. 1389
3.11.2 O papel do fitoplâncton na rede trófica marinha e no “bombeamento 1390 biológico” 1391
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35 Data: 23/11/2011
1368 Figura 3.10.1. Anomalias de TSM (°C) em Dezembro-Janeiro-Fevereiro (DJF) e anomalias de 1369 precipitação (mm dia-1) em Março-Abril-Maio (MAM) para eventos de El Niño canônico (painéis 1370 de cima) e para eventos de El Niño Modoki (painéis de baixo). DJF é a estação do ano em que os 1371 eventos de El Niño atingem seu pico (fase matura) e MAM é a estação chuvosa sobre o 1372 norte/nordeste e quando tem uma influência grande na precipitação do Brasil. Adaptado de 1373 Rodrigues et al. (2011). 1374
3.11 Relações entre Mudanças Climáticas e os primeiros níveis da rede 1375 trófica marinha 1376
3.11.1 Introdução 1377
A Convenção da Diversidade Biológica realizada em outubro de 2010 em Nagoya, Japão, apontou 1378 que em 40 anos se perdeu 30% da biodiversidade global, o que implica em perdas anuais entre US$ 1379 2 trilhões e US$ 4,5 trilhões que não são computados nos cálculos do produto interno bruto (PIB) 1380 de cada país (PNUMA, 2010). Os ecossistemas marinhos representam um dos setores em que tais 1381 perdas têm se tornado mais evidente. O I Censo Marinho Global aponta para um grande 1382 desconhecimento das espécies, sendo que, até o momento, foram identificadas cerca de 250 mil 1383 espécies marinhas sendo estimadas em mais 750 mil as espécies ainda a serem identificadas. Não 1384 estão computados neste cálculo milhões de espécies de microorganismos, que representam 90% da 1385 biodiversidade oceânica. A falta de proteção das zonas costeiras e marinhas torna a situação ainda 1386 mais grave, uma vez que milhares de espécies podem vir a desaparecer sem mesmo terem sido 1387 conhecidas. No Brasil, apenas cerca de 1,5% da área costeira é protegida e menos de 10% das 1388 espécies marinhas são conhecidas, sem que os microorganismos entrem nesse cômputo. 1389
3.11.2 O papel do fitoplâncton na rede trófica marinha e no “bombeamento 1390 biológico” 1391
El N iño C anôn ico Temper atur a DJ F Prec i p i tação MAM
El N iño Modok i Temper atur a DJ F Prec i p i tação MAM
160ºE 160ºW 120ºW 80ºW 40ºW 0º 40ºW 0º
15ºN
0º
15ºS
30ºS
45ºS
15ºN
0º
15ºS
30ºS
45ºS
F ig . 2
Mudanças na variabilidade da TSM no Atlântico Sul po-
dem estar associadas a perturbações geradas no Pacífico
Equatorial Central e Leste. Essas alterações nos padrões de
TSM podem favorecer precipitações acima da média ou na
média sobre o norte e nordeste brasileiro, e mais chuvas no
sul e sudeste do Brasil. Resultados recentes de Rodrigues et
al. (2011), por exemplo, sugerem que eventos de El Niño são
responsáveis pelo desenvolvimento das anomalias de TSM
no Atlântico, que por sua vez determinam, junto com as mu-
danças na circulação atmosférica causadas pelo próprio El
Niño, o padrão de precipitação sobre o Brasil, ainda que as
incertezas nestes resultados sejam consideráveis. Durante El
Niños “Modoki”, o Oceano Atlântico apresenta anomalias de
TSM positivas no Atlântico Sul tropical e anomalias negativas
no Atlântico Sul subtropical (Fig. 2). Este padrão configura a
fase negativa do dipolo do Atlântico Sul (modo de variabili-
dade meridional da TSM, caracterizado pela combinação de
águas anomalamente mais quentes no Atlântico Norte e mais
frias no Atlântico Sul). Das 11 fases negativas do dipolo do
Atlântico Sul que se estabeleceram no período 1950-2005, 9
delas ocorreram em anos de El Niño “Modoki”. Além disso,
durante os El Niños “Modoki”, a língua de água fria do Atlân-
tico não se desenvolve e as anomalias de TSM no Atlântico
Norte Tropical são negativas, estabelecendo uma fase negati-
va do modo meridional. Essas anomalias de TSM no Atlânti-
co Tropical permitem que a ZCIT se mova para sul, trazendo
chuvas para o norte e nordeste brasileiro. A ocorrência de El
Niños convencionais (ou canônicos), por sua vez, coincide
com anomalias de TSM negativas no Atlântico Sul Tropical e
anomalias positivas no Atlântico Norte Tropical, que coíbem
a ZCIT de se movimentar para sul, induzindo chuvas fracas
no nordeste. Nota-se que os padrões de precipitação sobre
o Brasil em anos de El Niños canônicos são opostos àqueles
em anos de El Niños “Modoki” (painéis da direita na Fig. 2).
Geralmente, secas no sul/sudeste eram acompanhadas
de chuvas intensas no norte/nordeste em anos de La Niña.
Nos últimos eventos de La Niña, em 2007/08 e 2010/11,
pôde-se observar uma inversão destes padrões pelo menos
no sul/sudeste do Brasil. Considerando que a maioria dos
eventos extremos no Brasil está relacionada a eventos de
El Niño e La Niña, essas mudanças de comportamento do
ENOS são extremamente importantes. Se o aumento da
frequência de El Niños “Modoki” devido ao aquecimento
global continuar, de acordo com Rodrigues et al. (2011)
haverá o desenvolvimento mais frequente de: (i) fases ne-
gativas do modo dipolo do Atlântico Sul (polo equatorial
quente e polo subtropical frio); (ii) anomalias quentes de
TSM no Atlântico Equatorial; e (iii) anomalias menos quen-
tes ou neutras de TSM no Atlântico Norte Tropical, caracte-
rizando uma fase negativa do modo meridional (gradiente
meridional de TSM negativo). Alguns estudos observacio-
nais têm indicado uma tendência positiva na amplitude de
eventos ENOS, sugerindo como causa o aquecimento glo-
bal (Zhang et al., 2008a; Kim e An, 2011). Estas análises têm
sido complementadas através de experimentos numéricos
envolvendo Modelos Acoplados de Circulação Geral, com
a imposição de um aumento na concentração dos gases
de efeito estufa (An et al., 2008). Apesar destes esforços
complementares, ainda há uma grande incerteza se essa
tendência de aumento da amplitude do ENOS é devida ao
aquecimento global ou à variação natural do sistema climá-
tico global (Collins et al., 2010). Com relação a La Niña, ain-
da não se tem uma previsão do que acontecerá, podendo,
potencialmente, ter um efeito oposto. Os últimos eventos
de La Niña de 2008/09 acarretaram secas na Amazônia
(Marengo, 2010; Lewis et al., 2011), ao passo que as chuvas
intensas e enchentes verificadas na Amazônia em 2011/12
também aconteceram durante um evento de La Niña.
A seca de 2005/06 tinha sido considerada um evento
que acontece uma vez a cada 100 anos (Marengo et al.,
2008), porém, em 2010, ocorreu outra seca de magnitude
comparável, mas que afetou outra área da Amazônia (Lewis
et al., 2011; Marengo et al., 2011a). Todos estes acontecimen-
tos têm reforçado a hipótese de que tais eventos extremos
devem se tornar mais frequentes e intensos em uma mu-
dança climática futura (Cox et al., 2008).
Forçantes Radiativas Naturais e Antrópicas 15
F o r ç a n t e s R a d i at i v a sN at u r a i s e A n t r ó p i c a s
O clima é controlado por diversos fatores, chamados agentes
climáticos, que podem participar do sistema climático natural
ou serem originados de atividades humanas (antrópicos). Um
certo agente climático pode contribuir para aquecer o plane-
ta, como por exemplo o aumento na concentração de gases
de efeito estufa causado por emissões antrópicas, enquanto
outro agente pode tender a resfriá-lo, como o aumento na
cobertura de nuvens. Ao tomador de decisões, seria conve-
niente conhecer qual a influência quantitativa de cada agen-
te climático. Por exemplo, conhecer qual a contribuição de
cada agente para as variações de temperatura na superfície
do planeta, ou no Brasil. A dificuldade de quantificação do
papel de cada agente climático se dá pela deficiência de rede
observacional, pela falta de entendimento de processos cli-
máticos complexos e pelas limitações dos modelos climáti-
cos. Em particular, a falta de observações de longo prazo no
Brasil é um forte fator limitante à capacidade de diagnosticar
e quantificar o papel dos diferentes agentes que atuam no
clima brasileiro.
O conceito de forçante radiativa, definido no Painel S1, é
necessário para a comparação e quantificação dos efeitos de
diferentes tipos de agentes climáticos que alteram o balanço de
radiação atmosférico. Uma forçante radiativa positiva significa
que um agente climático particular tende a aquecer o plane-
ta, ao passo que valores negativos indicam uma tendência de
diminuição da temperatura. A forçante radiativa de um agen-
te climático, expressando um fluxo de calor, tem unidades de
Wm 2 (Watt por metro quadrado). Por exemplo, se um agente
climático representa uma forçante radiativa de +2 Wm 2, isso
indica que ele adiciona 2 Wm-² ao sistema climático, e portanto
injeta mais energia no sistema e tende a aquecer o planeta. A
forçante radiativa pode ser expressa nos modelos climáticos
como a quantidade adicional de energia por unidade de área
e de tempo, e estes modelos climáticos podem calcular qual
o aumento ou diminuição de temperatura que uma particular
alteração no balanço de radiação pode causar. A quantificação
numérica da intensidade da forçante radiativa permite ao to-
mador de decisão visualizar quais os agentes climáticos mais
significativos, classificando-os por ordem de magnitude relativa
e avaliando a perturbação que este agente climático causa glo-
balmente ou em uma região em particular.
Além de agentes climáticos independentes, ocorrem tam-
bém situações de interdependência entre agentes, chamadas
processos de retroalimentação, que tornam ainda mais com-
plexa a quantificação do efeito climático final de um certo
agente. Vários agentes climáticos podem influenciar o ciclo
hidrológico, tais como a quantidade de vapor de água, albedo
de superfície, quantidade de aerossóis, condições termodinâ-
micas da atmosfera, entre outros. Foi observado na Amazônia
que a fumaça emitida em queimadas pode alterar a microfísica
da formação e desenvolvimento das nuvens. Este efeito pode
diminuir a incidência de chuva na região. Se isso acontece, en-
tão a menor ocorrência de chuvas pode favorecer a ocorrência
de um número ainda maior de queimadas, e assim se estabe-
lece um ciclo de retroalimentação positiva. Em tais ciclos de
retroalimentação, as relações de causa e efeito são complexas.
Os efeitos climáticos mais significativos em escalas
de dezenas a centenas de anos, no Brasil, são os efei-
16 Painel brasileiro de mudanças climáticas Forçantes Radiativas Naturais e Antrópicas 17
paINEl s1 – DEFINIÇÃO DE FORÇaNTE RaDIaTIva
a forçante radiativa devido a um agente climático é definida como a diferença em irradiância
líquida nos diferentes compartimentos da atmosfera (topo da atmosfera, superfície terrestre,
etc.) entre um estado de referência e um estado perturbado devido ao agente climático. O
estado de referência pode ser a ausência do agente climático, ou seu impacto em uma dada
época, como, por exemplo, no início da Revolução Industrial (ca. 1750), adotado pelo Ipcc,
Intergovernmental Panel on Climate Change (Forster et al., 2007).
tos radiativos de nuvens, a forçante radiativa dos gases
de efeito estufa, a forçante de mudança de uso do solo,
e a das partículas de aerossóis (fumaça) emitidos em
queimadas por fontes antrópicas. A Tabela S1 apresenta
uma compilação de resultados, encontrados na literatura
científica, sobre os principais efeitos radiativos de agentes
climáticos no Brasil.
Nuvens exercem um efeito radiativo natural, tendo um
forte papel de regulação climática, mas suas propriedades
podem ser alteradas pela ação humana (e.g., efeitos indire-
tos de aerossóis, mudança de propriedades da superfície, al-
teração no perfil vertical de temperatura, entre outros). Essas
alterações podem envolver processos de retroalimentação,
com possíveis impactos sobre o ciclo hidrológico, causando
alterações na disponibilidade de água, ou na frequência de
ocorrência de eventos extremos de precipitação, como tem-
pestades severas. Os resultados compilados mostram que as
nuvens constituem o agente climático mais importante do
ponto de vista de balanço de radiação sobre a Amazônia,
reduzindo em até 110 Wm 2 a radiação à superfície, e contri-
buindo com cerca de +26 Wm 2de forçante radiativa no topo
da atmosfera. Cabe ressaltar que o modo como os estudos
consideram as nuvens distribuídas na vertical desempenha
um papel fundamental nos resultados obtidos: nuvens al-
tas tendem a contribuir com um efeito de aquecimento do
planeta, enquanto nuvens baixas tendem a resfriá-lo. Desse
modo, é importante destacar que esses resultados não po-
dem ser automaticamente estendidos para outras regiões,
com padrões de nuvens e características de superfície dife-
rentes da região amazônica.
Partículas de aerossóis, emitidos em grandes quantida-
des em queimadas, podem absorver e refletir a radiação so-
lar. Essa interação direta entre aerossóis e a radiação solar de-
fine a chamada forçante radiativa direta de aerossóis. Vários
estudos quantificaram essa forçante de aerossóis antrópicos,
sobretudo na Amazônia. Uma média ponderada de alguns
dos resultados compilados resultou em uma forçante radia-
tiva de -8,0±0,5 Wm 2, indicando que, em média, a fumaça
emitida em queimadas contribui para resfriar a superfície,
contrapondo-se parcialmente ao aquecimento causado por
gases de efeito estufa antrópicos. É muito importante, no en-
tanto, ressaltar que aerossóis e gases têm escalas de tempo
e espaço muito diferentes: enquanto gases de efeito estufa
tendem a se espalhar aproximadamente de modo uniforme
sobre o planeta, e têm tipicamente vida média de dezenas
a centenas de anos, aerossóis emitidos em queimadas na
Amazônia espalham-se sobre grande parte do continente
da América do Sul, e têm vida média de alguns dias (são
removidos da atmosfera e depositam-se sobre a superfície).
É importante salientar também que partículas de aerossóis
emitidas em queimadas contém grandes quantidades do
chamado black carbon, que é uma componente com for-
te absorção da radiação solar. Estas partículas esquentam a
atmosfera ao absorver parte da radiação solar, e têm um pa-
pel importante na mudança do perfil vertical de temperatura
atmosféricas, inibindo a convecção, que é um mecanismo
importante na formação e desenvolvimento de nuvens.
As mudanças antrópicas no uso do solo, como, por
exemplo, o processo de longo prazo de urbanização das
cidades brasileiras, ou a conversão de florestas para a agro-
pecuária na região amazônica, resultaram em modificações
de propriedades da superfície como, por exemplo, o albedo,
que é a refletividade da superfície. No caso da Amazônia, em
geral, substitui-se uma superfície mais escura (floresta) por
superfícies mais brilhantes (e.g., plantações, áreas de pasta-
gens, etc.), o que implica em uma maior fração da luz solar
sendo refletida de volta ao espaço. Este efeito é importante
para a região amazônica, onde foram observadas mudanças
de albedo em regiões desmatadas, resultando numa forçante
radiativa antrópica de cerca de 7,3±0,9 Wm 2. Note-se que
esse valor é semelhante à forçante radiativa de aerossóis
antrópicos, porém, é importante salientar que o desmata-
mento na Amazônia tem caráter virtualmente “permanente”
(i.e., a maioria das áreas degradadas em geral não volta a
ser recomposta como floresta primária), enquanto aerossóis
de queimada têm vida média da ordem de dias. Essas ob-
servações indicam a necessidade de se realizar estudos mais
aprofundados sobre essa forçante originada nos processos de
mudança de uso do solo, em especial incluindo-se o efeito da
urbanização histórica e da expansão agropecuária em nível
nacional e em várias escalas temporais.
Aerossóis também interagem com nuvens, modificando
suas propriedades. As nuvens modificadas, por sua vez, in-
teragem fortemente com a radiação solar, definindo-se as-
sim a forçante radiativa indireta de aerossóis (i.e., mediada
pela interação de partículas de aerossóis com nuvens). As
estimativas de forçante radiativa para os efeitos indiretos de
aerossóis encontradas na literatura apresentaram uma ampla
gama de valores. A maioria dos resultados tem sinal negativo,
variando entre cerca de -9,5 a -0,02 Wm 2 para diferentes tipos
de superfície, indicando condições de resfriamento climáti-
co. Este é um tópico que ainda necessita de mais estudos de
caracterização e verificações independentes, para que esse
componente da forçante antrópica sobre o Brasil possa ser
adequadamente estudado e seus amplos efeitos quantifica-
dos em regiões outras que não a Amazônia.
Não foram encontrados no Brasil trabalhos científicos
avaliando a forçante radiativa devido ao aerossol de origem
urbana, ao aerossol natural de poeira oriunda da África, ou de
erupções vulcânicas, nem à formação de trilhas de conden-
sação pelas atividades da aviação comercial. Essas forçantes
radiativas, por ora desconhecidas, podem desempenhar pa-
pel significativo e ser comparáveis àquelas devido a gases de
efeito estufa. Os trabalhos analisados evidenciam a existência
de lacunas significativas em estudos de forçantes radiativas no
Brasil. Conhecer com precisão a magnitude dessas forçantes,
e aprimorar a compreensão de seus impactos, resultará em
melhorias nos modelos de previsão de tempo e clima. Tais
modelos são ferramentas importantes para instrumentalizar
a tomada de decisões políticas e econômicas diante das mu-
danças climáticas que vêm atuando no país.
No Brasil, uma das principais fontes de gases de efeito
estufa (GEE) e aerossóis antrópicos é a queima de biomassa,
utilizada como prática agrícola ou como auxiliar na mudança
da cobertura do solo. Como técnica agrícola, as queimadas
são empregadas no combate a pragas e na limpeza de la-
vouras com objetivo de facilitar a colheita, como no caso do
cultivo da cana-de-açúcar. O uso de queimadas para alteração
do uso do solo é observado especialmente na região ama-
zônica. No caso dos gases de efeito estufa, grande parte do
esforço das pesquisas no Brasil atualmente se concentra na
elaboração de inventários de emissão.
Os GEE incluídos nos inventários oficiais são mostra-
dos na Tabela S2, juntamente com suas principais fontes de
emissão. Esses GEE são: dióxido de carbono (CO2), metano
(CH4), óxido nitroso (N2O), hexafluoreto de enxofre (SF6),
hidrofluorcarbonos (HFC) e perfluorcarbonos (PFC). Outros
gases que influenciam as reações químicas que ocorrem na
atmosfera, como monóxido de carbono (CO), óxidos de ni-
trogênio (NOx), ozônio (O3), além dos compostos orgânicos
voláteis que não contêm metano (NMVOC, da sigla em in-
glês), também poderão ser incluídos no inventário brasileiro
futuramente.
18 Painel brasileiro de mudanças climáticas Forçantes Radiativas Naturais e Antrópicas 19
AGE NTE R EG IãO CON DIçãO a VALOR b (WM -2) FONTE DADOS R E F E RêNC IA
Nuvens
Amazôn ia SU P , 24h e [ -110 ; -5 0 ] Modelo climático, satélite Be t t s e t a l . , 200 9
-76Amazôn ia
SU P ,24h e
Mode lo c l imá t i co Mi l l e r e t a l . , 2011TDA,24h e +26
Uso do Solo Amazôn iaTDA -23 ,7±2 ,8 Sa té l i t e , mode lo
rad ia t i vo Sena e t a l . , 2011SU P ,24h e -7 ,3±0 ,9
Aerossol antrópico
Efeito Direto
Amazôn ia
SU P ,24h d -39 ,5±4 ,2
Sens . remoto , mode lo rad ia t i vo
Procóp io e t a l . , 200 4+31,2±3 ,6ATM,24h d
-8 ,3±0 ,6TDA,24h d
-16 ,5Amazôn ia TDA,24h e Mode lo c l imá t i co , med idas i n - s i tu L iu , 2005
-1,8 Sa té l i t e , mode lo rad ia t i voA t l ân t i co t rop i ca l
TDA ,24h eKau fman e t a l . ,
2005+2 ,9ATM,24h e
TDA,24 h [ -8 ; -1 ] Mode lo c l imá t i co , s a té l i t eAmér i ca do Su l Zhang e t a l . , 200 8
SU P ,24 h [ -35 ; -10 ]
[ -1,0 ; -0 ,2 ] Sa té l i t eTDA anua lAmér i ca do Su l Quaas e t a l . , 200 8
Sa té l i t e , mode lo rad ia t i vo Pa tad ia e t a l . , 200 8
-13 ,0±3 ,9TDAAmazôn ia
-7 ,6±1,9TDA, 24h
-5 ,6±1,7
Sena e t a l . , 2011
Amazôn ia
TDA, 24 h Sa té l i t e , mode lo rad ia t i voF lo res ta -6 ,2±1,9
Cer rado -4 ,6±1,6
Aerossol antrópico
Efeitos indiretos
Hemis fé r io Su l TDA , 24h c a lb -0 ,70±0 ,45
Rev i são da l i t e ra tu ra Lohmann e Fe i ch -te r , 2005TDA, 24h c
a lbGloba l ,
sobre cont inentes -1,9±1,3
TDA, 24h e a lb -1,5
A t l ân t i co t rop i ca l Sa té l i t e , mode lo ra -d ia t i vo
Kau fman e t a l . , 2005TDA,
24h e, ind -9 ,5
TDA, 24h ind [ -5 ; +20 ]Amér i ca do Su l Mode lo c l imá t i co , s a té l i t e Zhang e t a l . , 200 8
Sa té l i t e Quaas e t a l . , 200 8[ -0 ,10 ; -0 ,02 ]Amér i ca do Su l TDA , anua l
indAt l ân t i co t rop i ca l [ -5 ,00 ; -0 ,05 ]
Total aerossóis e
nuvens
Amazôn iza TDA,24h c -9 ,8 Mode lo c l imá t i co , med idas i n - s i tu L iu , 2005
TDA,24h eSa té l i t e , mode lo
rad ia t i voKau fman e t a l . ,
2005-11,3
A t l ân t i co t rop i ca lSU P ,24h e -8 ,4
[ -10 ; +15 ] Mode lo c l imá t i co , s a té l i t e
TDA ,24hZhang e t a l . , 200 8Amér i ca do Su l
SU P ,24h [ -35 ; -5 ]
Tabela S1 – Quantificação da forçante radiativa do aerossol antrópico, da mudança no uso do solo e do efeito radiativo de nuvens sobre o Brasil e a América do Sul.
a) Indica a posição vertical na coluna atmosférica (TDA: topo da atmosfera; SUP: superfície; ATM: coluna atmosférica) para a estimativa em questão, o domínio temporal de cálculo (valor instantâneo, média de 24h ou média anual), e o componente do efeito indireto analisado (alb: albedo; ind: total dos efeitos indiretos); b) Valores entre colchetes indicam intervalos de mínimo e máximo apresentados nas referências. Quando disponíveis, as incertezas apresentadas pelos autores são indicadas; c) Domínio temporal presumido (não informado explicitamente na referência); d) Estado de referência com profundidade óptica de aerossóis de 0,11; e) Estado de referência com profundidade óptica de aerossóis de 0,06.
GE E FONTE S DE E M I SSãO
Mudança no uso do so lo e des f lo res tamento
CO 2
Que ima de combus t í ve i s fósse i s (uso de combus t í ve i s fósse i s p r inc ipa lmente pe los se to res enérg i co , indus t r i a l e de t r anspor tes )
Emissões fug i t i vas (mineração de ca r vão , e x t ração e t r anspor te de pe t ró leo e gás na tu ra l )
P rocessos indus t r i a i s (p rodução de c imento , ca l , amôn ia , a lumín io)
Mudança no uso do so lo e des f lo res tamento
C H 4
Que ima de combus t í ve i s fósse i s (uso de combus t í ve i s fósse i s p r inc ipa lmente pe los se to res energé t i co , indus t r i a l e de t r anspor tes )
Agropecuár i a ( fe rmentação en té r i ca , mane jo de de je tos de an ima i s , cu l tu ra de a r roz , que ima de res íduos ag r í co las )
Tra tamento de res íduos ( l i xo e esgo to indus t r i a l e domés t i co)
Emissões fug i t i vas (mineração de ca r vão , e x t ração e t r anspor te de pe t ró leo e gás na tu ra l )
P rocessos indus t r i a i s ( indús t r i a qu ímica)
Mudança no uso do so lo e des f lo res tamento
N 2O
Que ima de combus t í ve i s fósse i s (uso de combus t í ve i s fósse i s p r inc ipa lmente no se to r indus t r i a l )
P rocessos indus t r i a i s ( indús t r i a qu ímica - p rodução de ác ido n í t r i co e ad íp i co)
Agropecuár i a (p r inc ipa lmente assoc iado ao mane jo de de je tos de an ima i s , so los ag r í co las , que ima de res íduos ag r í co las )
Tra tamento de res íduos (esgo to domés t i co)
Es tes gases não e x i s t i am or ig ina lmente na na tu reza , sendo produz idos em processos indus t r i a i s , p r inc ipa lmente no consumo em equ ipamentos de re f r i ge ração e e lé t r i cos ,
e na p rodução de a lumín io .H F H, P FC , SF 6
GEE INDIRETOa
Que ima de combus t í ve i s fósse i s (uso de combus t í ve i s fósse i s p r inc ipa lmente pe los se to res energé -t i co , indus t r i a l , de t r anspor te e res idenc ia l )
CO Processos indus t r i a i s ( indús t r i a qu ímica , indús t r i a de a lumín io e pape l e ce lu lose)
Agropecuár i a ( cana -de -açúca r e a lgodão)
Mudança no uso do so lo e des f lo res tamento
Que ima de combus t í ve i s fósse i s (uso energé t i co de combus t í ve i s fósse i s p r inc ipa lmente nos se to res energé t i co , indus t r i a l , de t r anspor te e res idenc ia l )
NO 2Processos indus t r i a i s
Agropecuár i a (que ima de res íduos de cana -de -açúca r e a lgodão)
Mudança no uso do so lo e des f lo res tamento
N MVOC b
Que ima de combus t í ve i s fósse i s (uso energé t i co de combus t í ve i s fósse i s p r inc ipa lmente nos se to res energé t i co , indus t r i a l , de t r anspor te e res idenc ia l )
P rocessos indus t r i a i s ( indús t r i a qu ímica , de a lumín io , pape l e ce lu lose , e de a l imentos e beb idas)
Uso de so l ven tes
Tabela S2 - Gases responsáveis pelo efeito estufa no Brasil e suas respectivas fontes de emissão.
a) Gases que influenciam as reações químicas na troposfera, e que indiretamente exercem aquecimento da atmosfera; b) Compostos orgânicos voláteis exceto metano, da sigla em inglês.
Ciclos Biogeoquímicos, Biomas e Sistemas Hídricos 21
C i c l o s B i o g e o q u í m i c o s , B i o m a s e S i s t e m a s H í d r i c o s
No Brasil, são esperadas mudanças profundas e variáveis no
clima, conforme a região do país. É esperado que essas mu-
danças afetem os ecossistemas aquáticos e terrestres do Brasil.
Neste quesito, o país é um dos mais ricos do mundo, tendo
seis biomas terrestres (Amazônia, Mata Atlântica, Pantanal,
Pampas, Cerrado e Caatinga), que englobam alguns dos maio-
res rios do mundo, como o Amazonas, Paraná e São Francisco;
e uma costa com cerca de 8.000 km, contendo pelo menos
sete grandes zonas estuarinas e toda a plataforma continental.
Devido à falta de informações espaciais compatíveis com
as escalas dos biomas brasileiros, as análises feitas foram con-
centradas em regiões de cada bioma onde informações se
encontram disponíveis. Ao mesmo tempo em que esse tipo
de limitação nos impede de fazer uma generalização para um
determinado bioma, serve como um alerta sobre a limitação
destas informações em escalas compatíveis com as grandes
áreas de nossos biomas. Há uma carência de informações crí-
tica para determinados biomas, como os Pampas, o Pantanal e
a Caatinga. Um volume maior de informações se encontra na
Amazônia e, secundariamente, no Cerrado. Somente recente-
mente estudos têm sido desenvolvidos na Mata Atlântica, mas
ainda concentrados em algumas poucas áreas.
Na Amazônia, o Brasil implantou uma vasta rede de medi-
das de fluxos de carbono, como parte do Experimento de Gran-
de Escala da Biosfera e Atmosfera da Amazônia (LBA). Cerca de
12 torres de fluxos de carbono estão em operação, utilizando-
-se a técnica de correlação de vórtices turbulentos para estimar
os fluxos de carbono. Medidas realizadas em paralelo, incluin-
do fluxos de calor e de vapor de água, fenologia, propriedades
do solo, radiação, estão entre outras propriedades importantes
registradas. A rede RAINFOR foi também estruturada para me-
didas de acumulação de carbono na vegetação desde o início
da década de 90. Os resultados destas medidas indicam que
a floresta Amazônica está acumulando carbono a uma taxa
média de 0.5 tons C ha-1 ano-1. Este acúmulo de carbono tem
forte variabilidade geográfica, dependendo da quantidade de
nutrientes do solo, precipitação e disponibilidade de radiação
solar. Não é claro ainda quais são os mecanismos responsáveis
por esta acumulação de carbono pela vegetação amazônica.
Esta absorção de carbono foi revertida em significativa emissão
durante a seca de 2005, indicando que variáveis climáticas têm
forte influência nos processos responsáveis pela absorção de
carbono pela floresta. Foi observado também um importante
impacto dos aerossóis na assimilação de carbono pela floresta,
através do aumento da radiação difusa causada pelas emissões
de queimadas. Aumentos de 20 a 40% na absorção de car-
bono pela presença de quantidades moderadas de aerossóis
foram observados em Rondônia, Santarém, Manaus e outros
locais, com redução na assimilação para quantidades de aeros-
sóis acima de 1.5 em termos de espessura ótica de aerossóis
em 500 nm.
Os maiores estoques de carbono e nitrogênio do solo fo-
ram encontrados na Mata Atlântica, seguida pela Amazônia e
pelo Cerrado. Quanto aos estoques de carbono e nitrogênio
acima do solo, destacam-se a Mata Atlântica e, especialmente,
a Amazônia, como tendo os maiores estoques. Interessante-
mente, somente na Amazônia e no Pantanal os estoques de
carbono e nitrogênio são mais elevados na biomassa acima
22 Painel brasileiro de mudanças climáticas Ciclos Biogeoquímicos, Biomas e Sistemas Hídricos 23
do solo em relação aos estoques do solo; nos outros biomas,
os maiores estoques se concentram efetivamente nos solos.
O retorno de carbono ao solo via queda das folhas teve uma
variação muito menos acentuada entre os biomas. Os sistemas
florestais tendem a ter uma transferência ligeiramente maior
em relação aos sistemas herbáceos-arbustivos, mas não tão
mais elevada se levarmos em consideração a maior biomas-
sa acima do solo observada nos sistemas florestais. Por outro
lado, a transferência de nitrogênio é significativamente maior
nos sistemas florestados da Amazônia e Mata Atlântica, em
relação aos sistemas herbáceos-arbustivos como o Cerrado e
a Caatinga. A despeito das grandes diferenças nos estoques
de carbono do solo, as variações nos fluxos de CO2 para a
atmosfera não foram elevadas entre os biomas, principalmen-
te se excluirmos a Amazônia, onde os fluxos de CO2 foram
claramente maiores (Tabela S3). O fluxo de N2O do solo para a
atmosfera é também considerado uma perda de nitrogênio do
sistema. Neste caso, as diferenças são mais acentuadas entre
os biomas, tendo a Amazônia os maiores fluxos, seguindo-se a
Mata Atlântica; enquanto fluxos muito baixos foram detectados
para o Cerrado (Tabela S4). No caso da Fixação Biológica de
Nitrogênio (FBN), as maiores entradas estão associadas aos
sistemas florestais da Amazônia e Mata Atlântica, seguidas pelo
Cerrado e, finalmente, pelo Pantanal e a Caatinga, com uma
quantidade de nitrogênio fixada anualmente significativamen-
te menor que os três biomas citados acima. Quanto à depo-
sição atmosférica de nitrogênio, os valores foram semelhantes
entre os biomas, e na maioria dos casos abaixo dos valores
que entram via FBN, e ligeiramente mais elevados em relação
aos fluxos de N2O para a atmosfera.
A projeção mais crítica para a região amazônica seria a cha-
mada “savanização” da parte leste da floresta. Uma mudança
Tabela 5.3. Estoques e fluxos de carbono nos principais biomas brasileiros.
B IOMA SOLOSB IOMASSA AC I MA DO
SOLO
B IOMASSA ABAI XO
DO SOLO
SE R AP I LH E I R A(Mg C ha - 1 . ano -1)
CO2 – R E SP I R A-çãO DO SOLO(Mg C . ha - 1 . ano -1)
TROCA LÍQUIDA DOECOSSISTEMA(Mg C . ha - 1 . ano -1)
Amazônia 85–100e 95-250 100e 2-7 12-17 -0,11 a -0,5
Mata Atlântica 190 – 280e 90-130 20-29a 2,6-4 3,6
Pantanal 11,2 –15,8b 7,4-100,0 36,1d 2,5-5,2 6,5 -1,0 a -1,3
Cerrado 72-120 e 10-35 15f 1-4 6-8 -0,1 a -0,3
Caatinga 25 b 15-25 3-6e 1,0-3,0 2-10
Pampa 6 8 c
Estoques (Mg C ha -1)
Tabela 5.4. Estoques e fluxos de nitrogênio nos principais biomas brasileiros.
B IOMA SOLOSB IOMASSA AC I MA DO
SOLO
BIOMASSA ABAIXO
DO SOLO
SERAPILHEIRA(Kg N ha - 1 . ano -1)
F BN(Kg N . ha - 1 . ano -1)
N2O(Kg N . ha - 1 . ano -1)
DEPOSIçãOATMOSFÉRICA(Kg N . ha - 1ano -1)
Amazônia 1a 1,4-2,7 9c 60-180 ND 2-7 4
Mata Atlântica 14-20c 0,8-1,6 0,25-0,4a 90-170 ND 1-4 1-6
Pantanal 0,5-1,9a 64-208 2,6 22,2 7,3
Cerrado 4 ,6 e ND 0,1d 13 ND ALD 4
Caatinga 2 ,5 b 0,3-0,6 0,05-0,1c 20-60 3-11 ND 5
Pampa
Estoques (Mg N ha -1)
tão profunda na vegetação acarretaria perdas significativas nos
estoques de carbono, tanto do solo, como da vegetação. Além
das perdas de carbono, haveria outras mudanças fisiológicas
e fenológicas que poderiam resultar num colapso da floresta
Amazônica, levando a um cenário de “savanização”. Tais mu-
danças se refletiriam não somente no ciclo do carbono, mas
também no ciclo do nitrogênio. Este cenário, entretanto, ainda
apresenta muitas incertezas devido à necessidade de maior
integração entre os modelos climáticos e modelos de ciclo de
carbono nos ecossistemas terrestres. As incertezas quanto às
previsões em termos de precipitação na Amazônia também
jogam um papel importante nos cenários que possam prever
uma “savanização” da parte leste da Amazônia.
A Mata Atlântica estoca quantidades apreciáveis de car-
bono e nitrogênio em seus solos, principalmente em maiores
altitudes. Os aumentos previstos para a temperatura do ar na
região Sudeste do Brasil levariam a um aumento nos processos
de respiração e decomposição, gerando um aumento nas per-
das de carbono e nitrogênio para a atmosfera. A pergunta que
permanece por falta de informações é se essas perdas seriam
compensadas por um aumento na produtividade primária lí-
quida do sistema. Nos campos sulinos dos Pampas, similar-
mente à Mata Atlântica, os solos detêm um apreciável estoque
de carbono. Portanto, aumentos na temperatura previstos para
o futuro tenderiam a aumentar as emissões de CO2 para a at-
mosfera neste bioma.
O balanço entre a vegetação lenhosa e a vegetação her-
bácea é um importante aspecto da fisionomia do Cerrado. A
vegetação lenhosa tem estoques de nutrientes mais recalci-
trantes na forma de raízes profundas e caules, enquanto a
vegetação herbácea é mais prontamente decomposta pelo
fogo. Áreas onde a duração da seca fosse maior favorece-
riam, em tese, um aumento na incidência de fogo, que,
por sua vez, favoreceria o aparecimento de uma vegetação
herbácea, implicando em mudanças importantes no funcio-
namento do Cerrado. A produtividade primária do Cerrado
pode potencialmente ser reduzida frente às mudanças cli-
máticas projetadas para este bioma. O aumento da tempera-
tura provavelmente resultará em uma redução do processo
fotossintético nas plantas do Cerrado, implicando em um
possível decréscimo de sua biomassa. Adicionalmente, na
estação seca o Cerrado passa a ser uma fonte de carbono
para a atmosfera. Portanto, um aumento na duração deste
período implicaria também em uma redução na produtivida-
de primária do Cerrado. O mesmo aumento na duração do
período seco pode potencialmente resultar em um aumento
na vulnerabilidade ao fogo no Cerrado. O aumento da ocor-
rência de eventos de fogo resultaria em uma diminuição nos
estoques de biomassa e nutrientes através de escoamento
profundo, erosão, transporte de partículas e volatilização.
De forma geral, já existem estudos sobre os possíveis
efeitos de alterações climáticas nos recursos hídricos do Bra-
sil. As bacias hidrográficas mais importantes do país, segundo
seus atributos hidrológicos e ecológicos, são as do Amazonas,
Tocantins-Araguaia, Paraná, Paraguai e São Francisco. Essas ba-
cias cortam regiões que poderiam sofrer diferentes impactos
relacionados a alterações de temperatura e de precipitação
(volume e frequência de chuvas), com efeitos distintos na
disponibilidade de água ao uso humano, assim como a ma-
nutenção de processos ecológicos. Regionalmente, o aumen-
to de eventos extremos associados à frequência e volume de
precipitação também é previsto. Os cenários apontam para
diminuição da pluviosidade nos meses de inverno em todo
país, assim como no verão no leste da Amazônia e Nordeste.
Da mesma forma, a frequência de chuvas na região Nordeste
e no leste da Amazônia (Pará, parte do Amazonas, Tocantins,
Maranhão) poderia diminuir, com aumento da frequência de
dias secos consecutivos. Este cenário deverá impor um stress
sério aos já escassos recursos hídricos da região Nordeste. Em
contraste, o país poderia apresentar o aumento da frequência
e da intensidade das chuvas intensas na região subtropical (re-
gião Sul e parte do Sudeste) e no extremo oeste de Amazônia.
A limitação de informações climáticas em algumas regiões do
Brasil impossibilita a identificação de tendências observadas de
clima e de ocorrência de extremos, dificultando assim a pros-
pecção de cenários futuros.
a. até 10 cm de profundidade; b. até 20 cm de profundidade; c. até 30 cm de profundidade; d. até 40 cm de profundidade; e. até 1 metro de profundidade; f. até 2 m de profundidade.
ALD: abaixo do limite de detecção do sistema de medição; ND: não determinado; a. até 10 cm de profundidade; b. até 20 cm de profundidade; c. até 1 m de profundidade;d. até 8 m de profundidade.
24 Painel brasileiro de mudanças climáticas Mudanças Ambientais de Curto e Longo Prazo: Projeções e Incertezas 25
M u d a n ç a s A m b i e n ta i s d e C u r t o e L o n g o P r a z o :
P r o j e ç õ e s e I n c e r t e z a s
Cenários futuros do clima são projeções geradas por mo-
delos climáticos que levam em consideração mudanças
no uso da terra ou nas concentrações de gases de efeito
estufa. Estes últimos são representados pelos diferentes
cenários socioeconômicos de emissões globais de gases
do efeito estufa (GEE) propostos pelo IPCC.Os principais
resultados científicos consensuais das projeções regionali-
zadas de clima envolvendo os diferentes biomas do Brasil,
considerando os períodos de início (2011-2040), meados
(2041-2070) e final (2071-2100) do século XXI, são apre-
sentados a seguir.
Em geral, as projeções climáticas possuem desempenho
(skill) relativamente melhor nos setores norte/nordeste
(Amazônia e Caatinga) e sul (Pampa) do Brasil, e desem-
penho relativamente menor no centro-oeste e sudeste
(Cerrado, Pantanal e Mata Atlântica). Conforme ilustra a
Figura 3, as projeções por consenso para os biomas bra-
sileiros, baseadas nos resultados científicos de modelagem
climática global e regional, são as seguintes:
AMAZÔNIA Reduções percentuais de -10% na distribui-
ção de chuva e aumento de temperatura de 1º a 1,5ºC
até 2040, mantendo a tendência de diminuição de -25%
a -30% nas chuvas e aumento de temperatura entre 3º e
3,5ºC no período 2041-2070, sendo que, no final do século
(2071-2100), as mudanças são mais críticas, com clima sig-
nificativamente menos chuvoso (redução de -40% a -45%
nas chuvas) e muito mais quente (aumento de 5º a 6ºC
de temperatura). Tais modificações de clima associadas às
mudanças globais podem comprometer o bioma floresta
Amazônica no longo prazo (final do século). Não obstante,
para estas projeções foram consideradas apenas as varia-
ções de concentração de GEE, não se levando em conta a
forçante desmatamento. A questão do desmatamento, de-
corrente das intensas atividades de uso da terra, representa
uma ameaça mais imediata para a Amazônia. Neste senti-
do, destaca-se que o Brasil possui um eficiente sistema de
monitoramento do desmatamento da Amazônia, operado
pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), que
utiliza avançados sistemas de sensoriamento remoto para
quantificar em tempo real e na escala de integração de um
ano a área desmatada da Amazônia. O sucesso brasileiro
na redução da área desmatada representa um importante
avanço para o país. Em 2004, uma área de cerca de 27.000
km² foi desmatada na Amazônia. Em 2011, a área desma-
tada foi reduzida para cerca de 6.200 km². Há divergências
sobre quais das políticas públicas foram mais efetivas na
forte redução do desmatamento na Amazônia e, conse-
quentemente, na redução das emissões de gases de efeito
estufa por desmatamento no Brasil. Entretanto, o sucesso
brasileiro nesta área é inegável, e uma questão importante
é sobre como esta área desmatada continuará a decrescer
até o Brasil atingir suas metas de redução de emissões de
gases de efeito estufa assumidas oficialmente e divulgadas
para a comunidade internacional. Estudos de modelagem
numérica sugerem que, caso o desmatamento alcance
40% na região, se esperam mudanças drásticas no ciclo hi-
drológico, com redução de -40% na pluviometria durante
26 Painel brasileiro de mudanças climáticas Mudanças Ambientais de Curto e Longo Prazo: Projeções e Incertezas 27
os meses de julho a novembro, prolongando a duração
da estação seca, bem como provocando aquecimento su-
perficial em até 4ºC. Assim, as mudanças regionais pelo
efeito do desmatamento somam-se àquelas provenientes
das mudanças globais, constituindo, portanto, condições
propícias à prevalência de vegetação do tipo cerrado, sen-
do que esse problema de “savanização” da Amazônia ten-
deria a ser mais crítico na porção oriental.
CAATINGA Aumento de 0,5º a 1ºC na temperatura do ar
e decréscimo entre -10% e -20% na chuva durante as pró-
ximas três décadas (até 2040), com aumento gradual de
temperatura para 1,5º a 2,5ºC e diminuição entre -25% e
-35% nos padrões de chuva no período de 2041-2070. No
final do século (2071-2100), as projeções indicam condi-
ções significativamente mais quentes (aumento de tempe-
ratura entre 3,5º e 4,5ºC) e agravamento do déficit hídrico
regional, com diminuição de praticamente metade (-40 a
-50%) da distribuição de chuva.
CERRADO Aumento de 1ºC na temperatura do ar, com
diminuição percentual entre -10% a -20% na precipitação
durante as próximas três décadas (até 2040). Em meados
do século (2041-2070), espera-se aumento entre 3º e
3,5ºC da temperatura do ar e redução entre -20% e -35%
da pluviometria. No final do século (2071-2100), o aumen-
to de temperatura atinge valores entre 5º e 5,5ºC e a retra-
ção na distribuição de chuva é mais crítica, com diminuição
entre -35% e -45%.
PANTANAL Aumento de 1ºC na temperatura e diminuição
entre -5% e -15% nos padrões de chuva até 2040, manten-
do a tendência de redução das chuvas para valores entre
-10% e -25% e aumento de 2,5º a 3ºC de temperatura em
meados do século (2041-2070). No final do século (2071-
2100), predominam condições de aquecimento intenso
(aumento de temperatura entre 3,5º e 4,5ºC), com dimi-
nuição acentuada nos padrões de chuva de -35% a -45%.
MATA ATLÂNTICA Como este bioma abrange áreas des-
de o sul, sudeste até o nordeste brasileiro, as projeções
apontam dois regimes distintos. Porção Nordeste (NE):
Aumento relativamente baixo nas temperaturas de 0,5º
a 1ºC e decréscimo nas chuvas em torno de -10% até
2040, mantendo a tendência de aquecimento entre 2º e
3ºC e diminuição pluviométrica entre -20% e -25% em
meados do século (2041-2070). Para o final do século
(2071-2100), esperam-se condições de aquecimento in-
tenso (aumento de 3º a 4ºC) e diminuição entre -30%
e -35% nos padrões de chuva regional. Porção Sul/Su-
deste (S/SE): Até 2040, as projeções indicam aumento
relativamente baixo de temperatura entre 0,5º e 1ºC,
com intensificação nos padrões de chuva em torno de
5% a 10%. Em medos do século (2041-2070), continu-
am as tendências de aumento gradual de 1,5º a 2ºC na
temperatura e de 15% a 20% nas chuvas, sendo que
essas tendências acentuam-se no final do século (2071-
2100), com padrões de clima entre 2,5º e 3ºC mais
quente e entre 25% a 30% mais chuvoso.
PAMPA No período até 2040, prevalecem condições de
clima regional de 5% a 10% mais chuvoso e até 1ºC
mais quente, mantendo a tendência de aquecimento
entre 1º e 1,5ºC e intensificação das chuvas entre 15%
e 20% até meados do século (2041-2070). No final do
século (2071-2100), as projeções são mais agravantes,
com aumento de temperatura de 2,5º a 3ºC e chuvas de
35% a 40% acima do normal.
Em virtude do alto grau de vulnerabilidade das regi-
ões norte e nordeste do Brasil, ressalta-se que as pro-
jeções mais preocupantes para o final do século são
para os biomas Amazônia e Caatinga, cujas tendências
de aquecimento na temperatura do ar e de diminuição
nos padrões regionais de chuva seriam maiores do que a
variação média global. Em termos de atribuição de causa
física, sugere-se que essa mudança climática de redução
Figura 3: Projeções regionalizadas de clima nos biomas brasileiros da Amazônia, Cerrado, Caatinga, Pantanal, Mata Atlântica (setores nordeste e sul/sudeste)
e Pampa para os períodos de início (2011-2040), meados (2041-2070) e final (2071-2100) do século XXI, baseados nos resultados científicos de modelagem
climática global e regional. As regiões com diferentes cores no mapa indicam o domínio geográfico dos biomas. A legenda encontra-se no canto inferior direito.
Fonte de informações: CCST INPE.
F ig . 3
na pluviometria se associa a mudanças nos padrões da
circulação geral atmosférica, em que os oceanos tropi-
cais anomalamente mais aquecidos sobre o Pacífico e o
Atlântico (esperados num cenário futuro de aquecimento
global) possam afetar o gradiente de pressão entre con-
tinente e oceano, modificando assim o regime de ventos
globais (células de Hadley e Walker) e regionais (jatos de
baixos níveis ao leste dos Andes). Estas alterações no gra-
diente de pressão induziriam uma diminuição no trans-
porte de umidade para o continente, com a prevalência
de uma circulação atmosférica descendente sobre o Brasil
tropical, inibindo a formação de nuvens convectivas e ex-
plicando assim as condições de chuva abaixo do normal.
A última década tem sido marcada por melhorias
substanciais no desenvolvimento da modelagem do sis-
tema terrestre, com a proposição de formulações mais
completas dos processos físicos, químicos e biológicos,
incluindo suas complexas interações. Estes avanços te-
óricos vêm sendo sistematicamente incorporados aos
modelos do sistema climático global, o que tem sido
facilitado pelo significativo avanço tecnológico em simu-
lação computacional.
Ainda assim, verifica-se que as projeções climáticas
e ambientais geradas pela modelagem climática trazem
consigo diversos níveis de incertezas, cujas categorias
principais são:
28 Painel brasileiro de mudanças climáticas Referências 29
Incerteza sobre os cenários de emissões: as emis-
sões globais de GEE são difíceis de prever, em virtude
da complexidade de fatores socioeconômicos, como de-
mografia, composição das fontes de geração de energia,
atividades de uso do solo e do próprio curso de desenvol-
vimento humano em termos globais; Incerteza sobre a
variabilidade natural do sistema climático: os proces-
sos físicos e químicos da atmosfera global são de natureza
caótica, de forma que o clima pode ser sensível às mudan-
ças mínimas (variações não lineares), que são difíceis de
serem mensuradas tanto nos dados observacionais como
nos resultados dos modelos; e Incertezas dos modelos:
a capacidade de modelar o sistema climático global é um
grande desafio para a comunidade científica, sendo fato-
res limitantes a representação ainda incompleta de alguns
processos, como o balanço de carbono global e regional,
o papel dos aerossóis no balanço de energia global, a re-
presentação dos ciclos biogeoquímicos e fatores antrópicos
no oceano e atmosfera, o papel do fogo e queima de bio-
massa. Por outro lado, ainda que sejam usados os mesmos
cenários de emissões, diferentes modelos produzem pro-
jeções relativamente diferentes das mudanças climáticas,
constituindo assim outra fonte de incerteza, a qual pode
ser avaliada através da aplicação de conjuntos (ensembles)
de modelos globais e regionais.
Em geral, os resultados dos modelos conseguiram
capturar muito bem o comportamento do clima presente
(século XX) e, assim, a despeito das incertezas, as projeções
das mudanças climáticas futuras ao longo do século XXI são
plausíveis. Portanto, tais projeções constituem informações
inovadoras e valiosas tanto para fins de mitigação, como
planejamento de ações de adaptação e minimização de
impactos e vulnerabilidade junto ao conjunto da sociedade
habitante nos diferentes biomas brasileiros. Levando-se em
conta as projeções diferenciadas que implicam em poten-
ciais impactos nos sistemas naturais e humanos (socioeco-
nômicos e ambientais), já é possível a análise de impactos
esperados das mudanças climáticas nos vários setores do
Brasil, e o planejamento e tomada de decisão para definir
estratégias de adaptação e políticas de mitigação.
A melhor ferramenta científica disponível para a gera-
ção das projeções de mudanças ambientais detalhadas é o
downscaling (regionalização) dinâmico, cuja técnica con-
siste em usar um modelo climático regional “aninhado” a
um modelo climático global. Esta metodologia possibilita
um maior detalhamento dos cenários climáticos fornecidos
pelos modelos globais, que geralmente apresentam baixa
resolução espacial e menor custo computacional. Várias
atividades de downscaling dinâmico têm sido desenvol-
vidas no Brasil e na América do Sul nos últimos 5 anos.
As primeiras experiências utilizando três modelos regionais
(HadRM3P, Eta-CCS e RegCM3), cujas simulações foram
realizadas com as mesmas condições de contorno do mo-
delo global HadAM3P do Reino Unido, geraram cenários
do clima atual e projeções de clima futuro sobre a América
do Sul (AS), estas últimas, entretanto, direcionadas apenas
ao final deste século (2071-2100) (Marengo et al., 2010). Ex-
perimentos mais recentes foram desenvolvidos utilizando
uma versão melhorada do modelo regional Eta, desenvol-
vida no Brasil, com as condições de contorno provenientes
do modelo global HadCM3 para o período 2010-2100 (Ma-
rengo et al., 2011b). Os resultados deste trabalho têm sido
utilizados em estudos de impactos e vulnerabilidade seto-
rial do Brasil às mudanças climáticas. Os autores destacam,
entretanto, que as projeções destes modelos diferem em
relação às regiões onde são verificados os maiores aqueci-
mentos (acima de 8ºC); por exemplo, valores máximos de
temperatura podem ser localizados na Amazônia oriental
ou na Amazônia ocidental, dependendo do modelo re-
gional utilizado. Ainda segundo esses autores, as maiores
incertezas estão associadas às projeções numéricas de
mudanças de chuva. Nesse sentido, os desenvolvimentos
atuais da modelagem climática e do monitoramento am-
biental surgem como estratégias privilegiadas que poderão
permitir um melhor conhecimento destas incertezas e,
portanto, da capacidade potencial de reduzi-las.
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